10kV變壓器二端口寬頻導(dǎo)納參數(shù)的數(shù)值計(jì)算.pdf

1、電力系統(tǒng)過電壓的抑制與防護(hù)以及電力系統(tǒng)電磁兼容問題的研究都需要建立元件、設(shè)備的電磁暫態(tài)計(jì)算模型。電磁暫態(tài)計(jì)算程序EMTP 所提供的變壓器模型只能用于工頻和中低頻（10kHz 以下）情況下的穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)計(jì)算，而系統(tǒng)中出現(xiàn)的雷電過電壓和氣體絕緣變電站內(nèi)開關(guān)操作引起的陡波前過電壓（VFTO）的計(jì)算頻率上限在幾MHz 和幾十MHz，這些模型遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足計(jì)算要求。因此，有必要建立它們的高頻電路模型。
　　 取得設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)函數(shù)是建立其黑盒模型

2、的基礎(chǔ)，但是大型變壓器類設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)函數(shù)難以通過測(cè)量的方法獲得。本文基于國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“變壓器類設(shè)備無源寬頻宏模型建立方法研究”（NO.50977031），針對(duì)這一問題，提出了基于變壓器繞組傳輸線模型采用有限元法計(jì)算其寬頻導(dǎo)納參數(shù)的方法。
　　 該方法首先建立變壓器繞組的多導(dǎo)體傳輸線模型，然后應(yīng)用有限元法計(jì)算多導(dǎo)體傳輸線單位長(zhǎng)度的參數(shù)矩陣，最后基于邊界條件和電報(bào)方程推導(dǎo)其二端口導(dǎo)納參數(shù)矩陣。本文對(duì)一連續(xù)式變壓器繞組模型和一臺(tái)

3、10kV 雙繞組變壓器進(jìn)行了參數(shù)計(jì)算。
　　 將連續(xù)式變壓器繞組模型看成是一個(gè)自耦變壓器，第一匝是其輸入端，其他各匝是其輸出端。建立連續(xù)式變壓器繞組的多導(dǎo)體傳輸線模型，然后應(yīng)用有限元法計(jì)算其單位長(zhǎng)度的參數(shù)矩陣，基于邊界條件和電報(bào)方程推導(dǎo)了連續(xù)式變壓器繞組的輸入端對(duì)輸出端的二端口導(dǎo)納參數(shù)矩陣。
　　 在此基礎(chǔ)上，建立了10kV 雙繞組變壓器的高壓繞組和低壓繞組的多導(dǎo)體傳輸線模型，采用有限元法計(jì)算了高壓、低壓繞組各個(gè)導(dǎo)體本身

4、的自電容和互電容以及高低壓繞組導(dǎo)體之間的互電容,然后算出其單位長(zhǎng)度的電感、電阻、電導(dǎo)參數(shù)。在此基礎(chǔ)上，基于電報(bào)方程和邊界條件推導(dǎo)了10kV 雙繞組變壓器高壓端對(duì)低壓端的二端口導(dǎo)納參數(shù)矩陣。
　　 為了驗(yàn)證計(jì)算方法的有效性，采用安捷倫4395A 頻譜網(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)量了連續(xù)式變壓器繞組和10kV 雙繞組變壓器的高低壓端的二端口散射參數(shù)，通過參數(shù)矩陣變換轉(zhuǎn)化為導(dǎo)納參數(shù)。計(jì)算結(jié)果和測(cè)量結(jié)果的分析和比較驗(yàn)證了該方法的可行性和有效性。